四川省泸州市泸县高中物理 第3章 电磁感应 3.3 交变电流导学案 新人教版选修1-1（通用）

交变电流 【学习目标】（1）知道什么是交变流电。并理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面；（2）掌握交变电流的变化规律，及表示方法；（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义；（4）知道几种常见的交变电流。如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。【学习重点、难点】 重点：交变电流产生的物理过程的分析；交变电流的变化规律的图象描述。难点：交变电流的变化规律及应用；图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解。【课堂组织形式】小组讨论、组组讨论、全班讨论、生生互评、师生点评【学法指导】演示+分析+归纳1.通过矩形线圈在匀强磁场中匀速转一周的实物演示，立体图结合侧视图分析，特殊位置结合任一位置分析，使学生理解交变电流产生原理及变化规律.2.利用导体切割磁场线产生I感方法，分析得交流电的变化规律.【预习案】自主预习：认真研读课本，完成下列问题：1强弱和方向都不随时间改变的电流叫做_电流，简称_；强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做_电流，简称交流2交变电流是由_发电机产生的当线圈在_磁场中绕_轴匀速转动时，产生交变电流线圈平面跟磁感线_时，线圈所处的这个位置叫做中性面，线圈平面每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就_3交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，感应电动势e的变化规律为_若把线圈和电阻R连成闭合电路，设总电阻为R，则电路中电流的瞬时值i_，电阻R上的电压瞬时值u_.4家庭电路中的交变电流是_电流，它是一种最_、最_的交变电流5(双选)下图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有()【探究案】实验探究点一：正弦交变电流的产生（发展学生观察、实验、归纳的能力）学 生 活 动：请同学们阅读教材P33P34页的内容，分析交变电流的产生过程，包括大小和方向的变化情况分析。教师导学活动：教师要掌控好课堂，把学生真正地引导到知识的探究得出的过程中来，让学生能轻松地获取知识，由教师自己针对自己班上的学生情况把导学的过程备在教案上例1: 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是()A在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B在中性面时，感应电动势最大C穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零理论探究点二：正弦交变电流的表述方法探究（公式法和图象法）（发展学生分析能力、应用数学知识解决物理问题的能力）学 生 活 动：学生认真研读教材，利用所学的电磁感应和法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律推导出瞬时感应电动势和交变电流的表达式。教师导学活动：由教师自己针对自己班上的学生情况把导学的过程备在教案上例2：如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N=100，线圈电阻r=3，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感应强度B=0.5T，电阻R=311，当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时，求： 感应电动势的最大值；abcdOORBVt=0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式；此电压表的示数是多少？【检测案】（当堂评价检测）1、交流发电机在工作时电动势为e= Emsint ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（ ）A、e= Emsin（t/2） B、e= 2Emsin（t/2）C、e= Emsin2t D、e= Em/2sin2t2、如图是一个正弦交变电流的it图象，根据这一图象，该交流电的瞬时值表达式 At/Si/A020.2-20.40.63、如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（ ）A、t1时刻线圈中感应电动势最大；B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直；C、t3时刻线圈平面与中性面重合；D、t4 、t5时刻线圈中感应电流方向相同4、有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 ，线框绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图2所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T问：图2(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式5处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 ()参考答案自主预习1恒定直流交变 2交流匀强垂直于磁感线垂直改变一次3eEmsin tsin tsin t 4正弦式简单基本5CD例题1：A中性面和磁场方向垂直，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零例题2：(1)100V (2)e=100cos(10t)V (3)U=220V检测案：1、C 2、 i=5sin(5t) 3、B C4、(1)6.28 V6.28 A(2)5.44 V(3)e6.28sin 10t V解析(1)交变电流电动势的最大值为EmnBS100.50.2210 V6.28 V，电流的最大值为ImEm/R A6.28 A.(2)线框转过60时，感应电动势eEmsin 605.44 V.(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以电动势的瞬时值表达式为eEmsin t6.28sin 10t V.